《隧道區間風井吊築施工工法》是上海建工集團股份有限公司、上海市第一建築有限公司完成的建築類施工工法，完成人是范慶國、屠春軍、楊子松、陳志明、張正。該工法適用於隧道區間與風井處於上下方垂直關係、上部結構已完成需進行下部超深結構施工的環境，適用於基坑深度在15~30米、水壓力在250千帕的超深狹小基坑。
《隧道區間風井吊築施工工法》主要的工法特點是：減少開挖深度，風險低，工效高。材料隨用隨取，造價低。
2011年9月30日，《隧道區間風井吊築施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009~2010年度國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：隧道區間風井吊築施工工法
- 工法編號：GJEJGF220-2010
- 完成單位：上海建工集團股份有限公司、上海市第一建築有限公司
- 主要完成人：范慶國、屠春軍、楊子松、陳志明、張正
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
通常風井與隧道連線方法是在隧道結構完成後，距隧道一定水平距離外施工風井基坑，然後在隧道埋深處將風井結構與隧道水平連線。但是受到越來越多的限制條件，當風井位於隧道區間上方時，如何在狹小的範圍、無支護超深基坑、上下結構已完成等諸多限制條件的情況下完成風井與隧道結構的連線，在人民路隧道浦東風井的施工中，上海建工集團股份有限公司、上海市第一建築有限公司進行了探索和研發，形成完整的施工工藝。科研項目《淺覆土大直徑泥水平衡盾構法隧道環境友好型施工技術》通過了上海市城鄉建設和交通委員會的驗收，研究成果總體達到國際先進水平。同時也將這一施工技術推廣到類似條件的隧道區間風井工程中，特編制《隧道區間風井吊築施工工法》。
工法特點
《隧道區間風井吊築施工工法》的工法特點是：減少開挖深度，風險低，工效高。材料隨用隨取，造價低。
操作原理
適用範圍
《隧道區間風井吊築施工工法》適用於隧道區間與風井處於上下方垂直關係、上部結構已完成需進行下部超深結構施工的環境，適用於基坑深度在15~30米、水壓力在250千帕的超深狹小基坑。
工藝原理
《隧道區間風井吊築施工工法》的工藝原理敘述如下：
以原有上部結構如底板、牆、梁等構件為依託，根據開挖深度由上往下逐段逐層施工，始終以上部結構（上段結構）作為下部結構的“基礎”，形成吊築的施工方法。
施工工藝
- 工藝流程
《隧道區間風井吊築施工工法》的施工工藝流程見下圖。
施工工藝流程圖
- 操作要點
《隧道區間風井吊築施工工法》的操作要點如下：
一、吊築開挖土體加固操作要點（下圖）
風井加固區域縱橫剖面圖
1.加固範圍：在整個風井基坑與隧道結構間區域滿堂加固，加固深度大於基坑坑底面（隧道結構）3~4米；加固寬度大於1.0H（H為開挖深度）。
2.加固要求：採用兩軸攪拌樁一噴兩攪工藝，水泥摻量20%、上升下沉攪拌速度控制在0.5米/秒，加固土體qu≥0.80兆帕。
二、吊築順序操作要點（下圖）
風井平立面順序示意圖
1.平面順序上根據基坑面積分塊施工，每塊面積控制在20平方米為宜，相鄰塊調倉同步施工，待其結構混凝土達到設計強度後，再依次同步對稱施工相鄰塊。
2.立面順序上根據開挖深度分段施工，每段深度控制在2.5米為宜，每段內襯結構與上一段已澆築完成的梁與底板澆築在一起，形成懸掛內襯牆板，依次吊築開挖。
三、土方開挖操作要點
1.挖土採用空壓機鬆土、人工鏟土。
2.四周土體根據開挖灰線不得超挖，其中與加固土體永久接觸的外側土體表面採用人工鑿出凹凸粗糙面，凹凸不小於50毫米，增加混凝土與土體的摩擦力；其餘部位的加固土體表面儘量插平。
3.每層土方開挖時相鄰土坡高差不超過500毫米。
4.每段土體底面超挖控制在150毫米左右，方便內襯牆底支模與吊筋。
5.下段土方應在上段結構強度達到70%以上後進行（以同條件試塊為準）。
6.鬆散土方採用自製的鐵箱（1立方米左右）與電動葫蘆將土體吊出基坑，土方不應堆在基坑邊，做到及時清理。
四、鋼筋工程操作要點
1.分段鋼筋連線採用直螺紋套筒連線，混凝土澆築時注意保護套筒；否則採取植筋方式補救。
2.部分節點鋼筋過密影響到混凝土澆搗與振搗，應事先預測到，與設計協商或改為多皮綁紮或對鋼筋等強度代換。
3.鋼筋長度、規格、接頭形式等根據單個風口每段的施工深度提前加工成型，並統一編號堆放，以免造成安裝偏差。
4.因隧道有一定坡道，與隧道連線段需注意與隧道連線時的各段鋼筋長度均不一致。
五、模板操作要點（下圖）
吊築法牆板支模圖
1.內側模板均採用普通九夾板，各段底部模板可採用木板或鋼板。
2.為防止每段牆板之間由於自重產生施工裂縫，在結構中每隔一定間距（800~1000毫米）設定吊筋端頭設鐵板與螺栓進行固定；吊筋上下段之間採用直螺紋套筒連線。
3.因牆板無法使用對拉螺栓固定，為確保牆板寬度，在模板中間設定H型螺帽進行限位，H型螺帽在牆板高度方向設定2道，長度方向間距800毫米。
4.各段模板頂部沿施工縫設定一圈畚箕口，方便混凝土澆築。
5.結構混凝土強度達到80%以後，一般養護3~4天后方可拆除支撐與模板，具體時間以混凝土同條件養護試塊強度為準；各段底模在下段綁紮鋼筋前拆除。
6.模板豎向內楞採用50毫米×100毫米木方間距不大於300毫米；外楞採用雙拼Φ48鋼管，間距小於500毫米；模板支撐採用Φ48鋼管對撐，中間設水平及縱向剪刀撐。
7.吊筋計算：（以吊筋拉力大於每段牆板自重為計算原則）以2.5米高×0.8米寬×0.8米厚牆板為例，以二級鋼為吊筋，計算吊點與直徑d；已知fy=335牛/平方毫米，fy·πd/4≥y·h·b·l。經計算得知d≥13毫米。因結構牆板為企口縫形式，因此設定2Φ14@800的吊筋。
六、混凝土操作要點
混凝土採用常規混凝土，振動棒布點密度不大於500毫米；每次澆築高度不超過1米。
七、接縫節點處理操作要點（下圖）
接縫節點示意圖
1.在第1至2段之間設水平施工縫，施工縫呈企口形式，縫內設全斷面注漿管和單組份聚氨酯膨脹密封膠，相應風口節段之間的水平、豎向鋼筋均採用鋼筋接駁器連線。
2.在第2和第3段之間設變形縫，變形縫同樣呈企口形式，縫內設定兩道中埋式橡膠止水帶；第2段結構豎向主筋與第3段結構豎向主筋斷開，在混凝土內留設橡膠止水帶，形成柔性接頭。
3.第3段與隧道採用剛性連線，在第3段牆板中部所在的管片上焊接環形止水鋼板。每段之間施工縫和變形縫預埋全斷面注漿管，防止結構滲水。
4.全斷面注漿管需要等結構全部完成，隧道與結構沉降變形達到穩定後進行注漿，注漿順序根據結構先後順序跳倉注漿，需根據監測數據而定（一般為1個月）。
材料設備
《隧道區間風井吊築施工工法》所用的材料及設備明細如下：
一、材料
1、全斷面注漿管：採用優質塑膠製成，具有良好的柔韌性。在注漿管管壁四周上設定了多道出漿孔和單向開關，全斷面出漿可重複注漿。內徑：8毫米，外徑：20毫米，一般注漿壓力為0.2~0.4兆帕。
2、橡膠止水帶
（1）硬度（邵爾A）：60±5度。
（2）拉伸強度：≥15兆帕。
（3）扯斷伸長率：≥380%。
（4）壓縮永久變形：70攝氏度×24小時，≤35；23攝氏度×168小時，≤30。
（5）撕裂強度：≥30千牛/米。
（6）脆性溫度：≤-45攝氏度。
（7）熱氣空氣老化：70攝氏度×168小時硬度變化（邵爾A），≤+8度；拉伸強度，≥12兆帕；扯斷伸長率，≥300%；100攝氏度×168小時硬度變化（邵爾A），≤+8度；拉伸強度，≥9兆帕；扯斷伸長率，≥250%。
（8）臭氧老化50pphm：20%，2級。
（9）橡膠與金屬粘合：斷面在彈性體內。
3、單組份聚氨酯膨脹密封膠
（1）止水效果好：具有橡膠的彈性止水和遇水後自身體積膨脹密封的雙重止水機理，最大抗水壓≥1.5兆帕。
（2）耐久性強、質量變化率低：PJ遇水膨脹密封膠中含有特殊接枝技術的脲烷聯結鏈，在長期使用期間不會造成膨脹元流失，在20攝氏度溫度下，理論壽命為100年。
（3）施工便捷：單組份、膏狀物。可使用標準嵌縫膠施工槍或膩子刀嵌縫施工。
（4）粘結性好：能牢固地粘結在混凝土等基礎表面，對基礎面含水率要求較低，潮濕亦可牢固粘結。
4、鋼筋：Φ22~Φ25規格，吊筋Φ12~Φ16規格，直螺紋Ⅰ級接頭。
5、模板：優質夾板。
6、混凝土：普通混凝土C30~C40S8，坍落度控制在180±20毫米。
二、機具設備見下表。
序 | 設備名稱 | 型號規格 | 單位 | 數量 | 用途 |
1 | 物料提升機 | JJ33 | 台 | 1 | 垂直運輸 |
2 | 電動葫蘆 | 5噸 | 套 | 5 | 垂直運輸 |
3 | 自製鐵箱 | 1立方米 | 只 | 2 | 材料運輸 |
4 | 空壓機 | 0.3立方米 | 台 | 5 | 土方開挖 |
5 | 電焊機 | BX3-300-2 | 台 | 2 | 鋼筋焊接 |
6 | 插人式振動器 | Φ30 | 台 | 10 | 混凝土澆築 |
7 | 自製溜槽 | 400毫米寬 | 只 | 2 | 混凝土運輸 |
8 | 風機 | / | 台 | 4 | 排風 |
9 | 風管 | Φ250PVC管 | 米 | 50 | 排風 |
質量控制
《隧道區間風井吊築施工工法》的質量控制要求如下：
一、吊築法施工質量將嚴格按照《地下工程防水技術規範》GB 50108-2001、《地下防水工程質量驗收規範》GB 50208-2002、《混凝土結構工程施工質量驗收規範》GB 50204-2002、《鋼筋機械連線通用技術規程》JGJ 107-2003中的相關規定進行檢驗。
二、每段挖至設計深度以後，及時進行結構施工。
三、每段結構施工完畢必須待本段內襯結構混凝土達到一定強度後方可拆除支撐，進行下段結構施工。
四、在新老混凝土結合前，鑿去施工縫表面鬆散混凝土，並清除灰塵，濕潤後才能澆灌新混凝土。
五、注意滿足混凝土澆搗時的保護層要求。按設計的保護層厚度事先做好帶鐵絲的預製混凝土墊塊，混凝土墊塊現場製作強度比混凝土構件強度高一級，墊塊設定的間距宜控制在每平方米塊。
六、為了保證混凝土澆灌時順利下料和振搗，鋼筋在綁紮過程中必須注意鋼筋的排列布置。
七、畚箕口處混凝土的鑿除需確保混凝土達到70%以上強度後方可鑿除，然後採用1:2防水砂漿修補。
安全措施
採用《隧道區間風井吊築施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
一、開挖過程中，隨時注意周圍土體裂縫及承壓水位的變化情況，並加強巡視，發現危險及時報警處理。
二、由於是封閉施工，風口施工人員與安全監護人員比例為1:1，所有下風口施工人員必須配備安全帶與安全繩，並與電動葫蘆掛鈎，發現緊急情況時立即由監護人員將施工人員吊出井內。
三、由配電箱至專用電器設備均採用雙層絕緣電線。電纜電線沿牆掛鈎架空敷設，電纜線採用防水套管。
四、地下室照明採用防爆、防潮、亮度大的照明燈具，另外安裝一路36伏低壓備用應急照明線路，尤其在出土口上下通道處，以防正常電路發生故障造成施工人員無法行走，照明設備的開關必須跟上挖土的節奏，滿足挖土製模、綁紮鋼筋和澆搗混凝土施工的照明要求。
五、在整個施工過程中，施工操作面均派專職電工巡視監護照明電器及用電設備，確保用電安全。
六、當班施工完畢，及時收攏移動線，並切斷總電箱與分配箱電源。
七、根據風口位置與材料堆場的位置確定風機位置，風機基座與底板進行化學螺栓固定，並做好防護措施，採用250毫米PVC管作為風管，現場儲備一定量的風管，根據風口位置將風管接至風口，採用鋼釘與鐵絲將風管與底板或風口牆板固定。
八、風機數量根據風口施工順序及工況設定，原則是每個風口設定1台，風管隨風口的開挖深度不斷接深至施工面，採用鋼筋和鐵絲與內襯牆每隔一定高度進行固定，使地上地下空氣形成對流，保持空氣新鮮，確保施工人員身體健康。
九、安全巡檢小組在每日施工前、每日施工完成後進行現場檢查，對巡視過程中發現的任何問題立即處理並有書面記錄。
十、主要檢查內容為風口內空氣品質是否存在有毒氣體、交接班的施工質量（結構澆築、模板支撐是否可靠、土方開挖深度等）、空壓機及風機、電動葫蘆、井架等施工運輸機具的正常運作情況、風口安全防護欄桿、防護板、風管、擋水牆、爬梯等防護措施的安全狀況、電纜電線與電箱、照明燈具的漏電、正常使用情況等。
十一、每日工前檢查電動葫蘆等垂直運輸設施的防墜裝置、鋼絲繩、保險鉤、吊鉤等是否存在安全隱患，發現不符合要求立即採取加固措施或著更換。
十二、井內上下零星材料運輸必須經過鐵箱吊裝，嚴禁隨意亂丟、亂拋。
十三、鐵箱吊運材料土方必須採用四點吊，嚴禁2點吊或3點吊；鋼筋、鋼管等材料運輸需仔細檢查兩端綑紮牢固後方能起吊。
十四、材料、土方等上下吊運時，由監護人員設定防護板蓋1/3洞口，使井下人員躲在隱蔽安全區，吊運結束後方可移除防護板，繼續施工。
環保措施
《隧道區間風井吊築施工工法》的環保措施如下：
在進行土方、混凝土施工時，應做好及時清理基坑邊臨時堆土、混凝土和模板等施工廢料的清除，並統一妥善處理。
效益分析
《隧道區間風井吊築施工工法》的效益分析如下：
採用該套施工工法，以上部結構（上段結構）作為下部結構的“基礎”，形成吊築的施工方法。同時減少基坑開挖深度與開挖範圍，節約了造價、工期並降低了超深基坑施工的眾多風險。為隧道區間風井建造提供了一種新方法。
套用實例
《隧道區間風井吊築施工工法》已在人民路隧道浦東風井的成功實施與套用，取得了效果見下表。
工程名稱 | 開竣工日期 | 工程地址 | 結構形式 | 工法套用面積 | 存在問題 |
人民路隧道浦東風井 | 2009年5月10日~2009年7月20日 | 東昌路輪渡碼頭 | 隧道區間與風井連線 | 開挖面積約75平方米， 深度7米，土方量500立方米， 混凝土方量250立方米 | 擴大土方加固深度與寬度將提高安全係數 |
榮譽表彰
2011年9月30日，中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單》，以建質[2011]154號檔案公布，《隧道區間風井吊築施工工法》被評定為中國國家二級工法。
